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Chawaloesphonsiya, Nattawin. Séparation d'émulsions par flottation et coalescence pour le traitement d'eaux usées

Chawaloesphonsiya, Nattawin (2015). Séparation d'émulsions par flottation et coalescence pour le traitement d'eaux usées.

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Résumé en francais

L'objectif de ce travail est d'étudier la separation d'une emulsion stable par des procédés de coalescence et de flottation. Une huile de coupe commerciale (Castrol Cooledge BI) a été utilisée pour synthétiser une eau résiduaire huileuse, car elle forme facilement une emulsion stable avec l'eau. Les expériences en coalesceurs ont été conduites sur un média en polypropylène de différentes formes, incluant des granules, des fibres et des tubes. Les effets de la vitesse d'écoulement de l'émulsion et de la hauteur du lit coalesceur ont été testés. Pour le procédé de flottation, les deux techniques de flottation à air dissout (DAF) et de flottation à air induit (IAF) à l'échelle pilote ont été employés pour la séparatiobn de l'émulsion avec addition de sulfate d'aluminium (Al2(SO4)3) comme coagulant. Les influences des conditions opératoires sur l'efficacité de séparation ont été examinées. L'émulsion préparée est très stable comme suggéré par la très petite taille des gouttes et leur potentiel zéta fortement négatif. Lémulsion a été partiellement séparée par le coalesceur, la plus grande efficacité atteint étant de 43% pour une hauteur de lit de 10cm de polypropylène tubulaire et une vitesse d'émulsion de 2cm/s. Dans le cas de la séparation par flottation, une efficacité de 85% a été obtenue par DAF et par IAF. Cependant, la séparation par flottation n'est pas du tout effective sans coagulation préalable. C'est pourquoi, la déstabilisation de l'émulsion d'huile de coupe par le sulfate d'aluminium a été plus précisément étudiée. Le principal mécanisme de déstabilisation est la flocculation par balayage qui intervient pour une concentration en ion Al3+ de 1.0mM et un pH entre 6.5 et 7.5, pour lesquels des flocs solides peuvent être observés. Pour de plus faibles doses de Al3+, la déstabilisation n'est pas efficace, suggérant que la coalescence seule des gouttes entre elles n'est pas suffisante pour effectuer la séparation. Les flocs ont été analysés en ce qui concerne leur composition chimique et leur structure cristalline, confirmant ainsi la formation d'hydroxyde d'aluminium (Al(OH)3) qui joue un rôle majeur dans la floculation par balayage. De plus, les résultats expérimentaux obtenus en flottatest correspondent à ceux obtenus à l'échelle pilote. L'addition de coagulant est nécessaire pour obtenir une séparation efficace. Cependant, il a aussi été montré que l'augmentation de la dose de Al3+ au-delà de 1.0mM n'entraine pas une augmentation de l'efficacité de séparation. Enfin, les interactions goutte-bulle et floc-bulle ont été observés dans une cellule de visualisation construites dans cet objectif. Aucune interaction entre bulle et gouttes d'huile n'est observée alors que les flocs s'attachent à la surface de la bulle, expliquant la différence observée entre la séparation de l'huile de coupe floculée par flottation et l'inefficacité du procédé en l'absence de flocs.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Guiraud, Pascal
Painmanakul, Pisut
Ecole doctorale:Mécanique, énergétique, génie civil, procédés (MEGeP)
laboratoire/Unité de recherche :Laboratoire d’Ingénierie des Laboratoire Systèmes Biologiques et des Procédés (LISBP), UMR 792
Mots-clés libres :Emulsion - Coalesceur - Flottation - Déstabilisation
Sujets :Sciences de l'environnement
Déposé le :16 Oct 2015 15:01